基于金属纳米线栅结构的高性能偏振器的研究

偏振器是许多光学系统中（如光通信、光存储、光显示等系统）重要的光学器件。寻找一种宽的工作光谱范围、制备方法简单以及紧凑小巧易集成的偏振器是当前光学研究领域的一个热点。近几年，金属纳米线栅偏振器以其突出的偏振光学特性，易与其它光学系统集成的平面结构，得到了快速发展。但其工作光谱范围仍然不大，制备工艺相对复杂且无法大面积制备。本项目提出基于纳米压印技术的双层金属纳米线栅偏振器，利用纳米压印的低成本、大面积、高精度的优点制备出周期宽度低于100nm的线栅结构，实现高的偏振特性，尤其是超宽带、高消光比。项目研究内容包括建立各种材料、结构参数与偏振器性能的关系，并对偏振器各项参数进行数值模拟及优化；同时从实验上摸索100nm以下周期长度的纳米压印工艺过程，最终完成高性能偏振器的样片制备。本项目的开展会进一步提高光学偏振器整体的性能，更会带动微纳光子器件在实际中的应用。

偏振器是许多光学系统中（如光通信、光存储、光显示等系统）重要的光学器件。寻找一种宽的工作光谱范围、制备方法简单以及紧凑小巧易集成的偏振器是当前光学研究领域的一个热点。近几年，金属纳米线栅偏振器以其突出的偏振光学特性，易与其它光学系统集成的平面结构，得到了快速发展。但其工作光谱范围仍然不大，制备工艺相对复杂且无法大面积制备。本项目提出基于双层金属纳米线栅结构的光学偏振器，利用微纳加工技术制备出周期宽度低于100nm的线栅结构，实现高的偏振特性，尤其是超宽带、高消光比。在项目实施的3年中，主要完成了如下研究工作：1. 建立各种材料、结构参数与偏振器性能的关系，并对偏振器各项参数进行数值模拟及优化；2. 实验上摸索100nm以下周期长度的纳米金属线栅结构的工艺过程，完成了高性能偏振器的样片制备；3. 从理论和实验两个方面对纳米手性金属线栅的光学偏振特性进行了深入研究；4. 与德国KIT大学Wegener教授研究团队在三维纳米手性金属线栅的设计与制备方面展开了深入的合作研究，完成了利用激光直写技术的三维纳米手性金属线栅的制备与光学特性的研究。3年来，共发表论文18篇，其中SCI论文16篇；申请国家发明专利6项，获批4项。